儀器儀表的悠久歷史和其功能和用途

 

    儀器儀表能改善、擴展或補充人的官能。人們用感覺器官去視、聽、嘗、摸外部事物，而顯微鏡、望遠鏡、聲級計、酸度計、高溫計等儀器儀表，可以改善和擴展人的這些官能；另外，有些儀器儀表如磁強計、射線計數計等可感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的物理量；還有些儀器儀表可以超過人的能力去記錄、計算和計數，如高速照相機計算機等。

    儀器儀表發展已有悠久的歷史。據《韓非子·有度》記載，中國在戰國時期已有了利用天然磁鐵制成的指南儀器，稱為司南。古代的儀器在很長的歷史時期中多屬用以定向、計時或供度量衡用的簡單儀器。

    17～18世紀，歐洲的一些物理學家開始利用電流與磁場作用力的原理制成簡單的檢流計；利用光學透鏡制成的望遠鏡，奠定了電學和光學儀器的基礎。其它一些用于測量和觀察的各種儀器也遂逐漸得到了發展。

    19世紀到20世紀，工業革命和現代化大規模生產促進了新學科和新技術的發展，后來又出現了電子計算機和空間技術等，儀器儀表因而也得到迅速的發展。現代儀器儀表已成為測量、控制和實現自動化*的技術工具。

    儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，品種繁多，使用廣泛，而且不斷更新，有多種分類方法。按使用目的和用途來分，主要有量具量儀、汽車儀表、拖拉機儀表、船用儀表、航空儀表、導航儀器、駕駛儀器、無線電測試儀器、載波微波測試儀器、地質勘探測試儀器、建材測試儀器、地震測試儀器、大地測繪儀器、水文儀器、計時儀器、農業測試儀器、商業測試儀器、教學儀器、儀器、環保儀器等。

    屬于機械工業產品的儀器儀表有工業自動化儀表、電工儀器儀表、光學儀器，分析儀器、實驗室儀器與裝置、材料試驗機、氣象晦洋儀器、電影機械、照相機械、復印縮微機械、儀器儀表元器件、儀器儀表材料、儀器儀表工藝裝備等十三類。它們通用性較強，批量較大，或為儀器儀表工業所必需的基礎。

    各類儀器儀表按不同特征，例如功能、檢測控制對象、結構、原理等還可再分為若干的小類或子類。如工業自動化儀表按功能可分為檢測儀表、顯示儀表、調節儀表和執行器等；其中檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表和機械量測量儀表等；溫度測量儀表按測量方式又分為接觸式測溫儀表和非接觸式測溫儀表；接觸式測溫儀表又可分為熱電式、膨脹式、電阻式等。

    其他各類儀器儀表的分類法大體類似，主要與發展過程、使用習慣和有關產品的分類有關。儀器儀表在分類方面尚無統一的標準，儀器儀表的命名也存在類似情況。

    衡量儀器儀表性能的主要技術指標有度、靈敏度、響應時間等。度表示儀表測量結果與被測量真值的一致程度。儀器儀表的度常用度等級來表示，如0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、1.5級等，0.1級表示儀表總的誤差不超過±0.1％范圍。度等級數小，說明儀表的系統誤差和隨機誤差都小，也就是這種儀表精密。

    靈敏度表示當被測的量有一個很小的增量時與此增量引起儀表示值增量之比，它反映儀表能夠測量的zui小被測量；響應時間是指儀表輸入一個階躍量時，其輸出由初始值*次到達zui終穩定值的時間間隔，一般規定以到達穩定值的95％時的時間為準；此外，還有重復性、線性度、滯環、死區、漂移等性能技術指標。

    科學技術的進步不斷對儀器儀表提出更高更新的要求。在現代科學研究試驗、精密測試系統、生產過程自動檢測控制系統，以及各種管理自動化系統中，儀器儀表都是重要的技術工具。

    為了進一步提高儀器儀表的各種性能，增強耐受各種苛刻使用環境的能力，提高可靠性和使用壽命，儀器儀表將不斷利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件。例如利用超聲波微波、射線、紅外線、核磁共振、超導、激光等原理，以及采用各種新型半導體敏感元件、集成電路、集成光路、光導纖維等元器件。其目的是實現儀器儀表的小型化、減輕重量、降低生產成本和便于使用與維修等。

    另一重要的趨勢是，通過微型計算機的使用來提高儀器儀表的性能，提高儀器儀表本身自動化、智能化程度和數據處理能力。儀器儀表不僅供單頂使用，而且可以通過標準接口和數據通道，與電子計算機結合起來，組成各種測試控制管理綜合系統，滿足更高的要求。